半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法。本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱，包括內(nèi)膽和半導(dǎo)體模塊以及將半導(dǎo)體模塊的冷量傳至內(nèi)膽的至少一根冷端熱管，特別地，還包括：至少一個冷端固定壓板，每個冷端固定壓板將每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段固定于內(nèi)膽的外表面，以使每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段貼靠于內(nèi)膽的外表面。此外，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中因為利用冷端固定壓板將相應(yīng)的冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段貼靠于內(nèi)膽的外表面，因此可充分利用內(nèi)膽表面作為散冷面，且內(nèi)部自然對流制冷，從而使該半導(dǎo)體制冷冰箱節(jié)能環(huán)保、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、適應(yīng)性強。
【專利說明】半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冰箱，特別是涉及一種半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)冰箱使用氟利昂作為制冷劑，并以壓縮機作為冰箱內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)的動力，存在著對臭氧層破壞等污染問題，不符合國家的環(huán)保要求。半導(dǎo)體制冷，又稱為溫差電制冷、熱電制冷。與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷方式相比，半導(dǎo)體制冷無需壓縮機、制冷劑，制冷啟動迅速，結(jié)構(gòu)簡單，無噪音等優(yōu)點，因此被認為是一種有助于解決臭氧破壞問題的環(huán)保制冷方式。同時，半導(dǎo)體制冷還具有制冷器體積小，移動、安裝方便等優(yōu)點，其制冷量可在毫瓦級至千瓦級之間變化，制冷溫差可在20?150°C范圍內(nèi)調(diào)整，因此在電子元器件冷卻，小型制冷設(shè)備，軍事、醫(yī)療設(shè)備，科研等領(lǐng)域都有很多應(yīng)用，更為重要的是半導(dǎo)體制冷開辟了制冷技術(shù)的一個新分支，解決了許多場合的制冷難題。特別是近年來隨著我國人民生活水平的提高，半導(dǎo)體制冷在小型冰箱、飲水機、除濕機等家用領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速推廣。
[0003]目前，市場上大多數(shù)半導(dǎo)體冰箱采用散熱鋁槽或熱管套翅片作為散熱模塊，并在軸流風扇作用下進行強制對流散熱(散冷)，這種冷熱端散熱(散冷)方式，雖然能夠保證半導(dǎo)體冷熱端的溫度和冷藏室內(nèi)空氣溫度的要求，但是也存在一些問題，如實現(xiàn)強制對流的軸流風扇需要消耗額外的電能，同時隨著軸流風扇運行的時間增加，其產(chǎn)生的噪聲和故障率也越來越大，影響室內(nèi)的舒適性，此外，冰箱室內(nèi)若采用強制對流散冷，還需對鋁內(nèi)膽開槽，容易造成冷量的泄露。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明第一方面的一個目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的冰箱的至少一個缺陷，提供一種半導(dǎo)體制冷冰箱，其能夠有效地將冷端熱管固定在內(nèi)膽上以充分利用內(nèi)膽表面作為散冷面，且無需消耗額外的電能、噪聲低和故障率低。
[0005]本發(fā)明第一方面的一個進一步的目的是要使內(nèi)膽表面的溫度均勻分布。
[0006]本發(fā)明第一方面的另一個進一步的目的是要盡量提高半導(dǎo)體制冷冰箱的能效。
[0007]本發(fā)明第二方面的一個目的是要提供一種用于上述任一種半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱，包括內(nèi)膽和半導(dǎo)體模塊以及將所述半導(dǎo)體模塊的冷量傳至所述內(nèi)膽的至少一根冷端熱管，其中，還包括:至少一個冷端固定壓板，每個所述冷端固定壓板將每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段固定于所述內(nèi)膽的外表面，以使每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段貼靠于所述內(nèi)膽的外表面。
[0009]可選地，每個所述冷端固定壓板具有:隆起部，形成有沿其長度方向延伸的固定槽，以容納相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段；和，分別從所述隆起部的兩個長度邊緣向外側(cè)延伸出的、與所述內(nèi)膽固定連接且貼靠在所述內(nèi)膽的外表面上的兩個固定側(cè)翼。
[0010]可選地，每個所述冷端固定壓板的每個固定側(cè)翼通過螺釘固定于所述內(nèi)膽。
[0011]可選地，所述內(nèi)膽上貼靠有所述冷端熱管至少部分蒸發(fā)段的膽壁的最外層為石墨膜層。
[0012]可選地，每根所述冷端熱管的蒸發(fā)段包括位于該冷端熱管的冷凝段兩側(cè)的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段；所述至少一個冷端固定壓板的數(shù)量為至少兩個，以使每根所述冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別利用一個相應(yīng)冷端固定壓板與所述內(nèi)膽的外表面熱連接。
[0013]可選地，每根所述冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面。
[0014]可選地，所述至少一根冷端熱管的數(shù)量為至少兩根，一部分所述冷端熱管中的每根冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面，其余部分所述冷端熱管中的每根冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段均沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的頂壁的外表面。
[0015]可選地，所述半導(dǎo)體模塊包括:半導(dǎo)體制冷片；和，冷端傳熱基板，其被安裝成使其后表面與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端熱連接，所述冷端傳熱基板上形成有至少一個容納槽，每個所述容納槽配置成容納一根相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分冷凝段。
[0016]可選地，所述冷端傳熱基板的前表面與所述內(nèi)膽的后壁的外表面接觸抵靠，所述內(nèi)膽的后壁的最外層為石墨膜層。
[0017]可選地，所述半導(dǎo)體模塊進一步包括:導(dǎo)冷塊，其后表面與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端接觸抵靠，其前表面與所述冷端傳熱基板的后表面接觸抵靠；和具有中央開口的冷熱端隔熱層，所述半導(dǎo)體制冷片和所述導(dǎo)冷塊設(shè)置在所述中央開口中，所述半導(dǎo)體制冷片的熱端凸出于或平齊于所述冷熱端隔熱層的后側(cè)面，所述導(dǎo)冷塊的前表面凸出于或平齊于所述冷熱端隔熱層的前側(cè)面；以及熱端傳熱基板，其前表面與所述半導(dǎo)體制冷片的熱端接觸抵
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[0018]可選地，每個所述容納槽的開口處于所述冷端傳熱基板的后表面，以使每根所述冷端熱管的至少部分冷凝段的部分外壁與所述導(dǎo)冷塊接觸抵靠。
[0019]可選地，每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段為扁管。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種上述任一種半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法，包括:
[0021]步驟A:將所述半導(dǎo)體制冷冰箱的每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段放置于所述半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)膽的外表面的預(yù)定位置處；
[0022]步驟B:將每個所述冷端固定壓板罩扣在相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段上；
[0023]步驟C:將每個所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽。
[0024]可選地，通過多個螺釘將每個所述冷端固定壓板的每個固定側(cè)翼固定于所述內(nèi)膽，以將每個所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽。
[0025]可選地，在所述步驟A之前還包括步驟Al:在所述內(nèi)膽上貼靠有所述冷端熱管至少部分蒸發(fā)段的膽壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，以形成石墨膜層；和/或，在所述內(nèi)膽的后壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨月吳。
[0026]可選地，在所述步驟A之前還包括步驟A2:通過壓鉚工藝將每根所述冷端熱管的至少部分冷凝段嵌入所述半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體模塊的冷端傳熱基板的相應(yīng)容納槽內(nèi)。
[0027]可選地，在所述步驟C之后還包括步驟D:將所述半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體制冷片、導(dǎo)冷塊安裝于冷熱端隔熱層后形成的第一預(yù)裝組件的前表面抵靠于所述冷端傳熱基板的后表面；將所述半導(dǎo)體模塊的熱端傳熱基板的前表面抵靠于所述半導(dǎo)體制冷片的熱端；將多個螺釘分別依次穿過所述熱端傳熱基板上的相應(yīng)通孔、所述冷熱端隔熱層上的相應(yīng)通孔和所述冷端傳熱基板上的相應(yīng)通孔后旋入所述內(nèi)膽后壁上的螺釘孔內(nèi)，以將所述半導(dǎo)體模塊固定于所述內(nèi)膽的后壁。
[0028]本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中因為利用冷端固定壓板將相應(yīng)的冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段貼靠于內(nèi)膽的外表面，因此能夠牢固地將冷端熱管固定在內(nèi)膽上，以充分利用內(nèi)膽表面作為散冷面，且內(nèi)膽內(nèi)部自然對流制冷，從而使該半導(dǎo)體制冷冰箱噪音低、節(jié)能環(huán)保、可靠性高，且結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、適應(yīng)性強。
[0029]進一步地，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中每個冷端固定壓板的特殊的結(jié)構(gòu)，顯著提高了冷端熱管蒸發(fā)段中的冷量的傳遞效率。
[0030]進一步地，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中內(nèi)膽的部分膽壁的最外層為石墨膜層，以利用石墨膜的橫向高導(dǎo)熱率，將冷端熱管傳出的冷量均勻地發(fā)散至內(nèi)膽表面。
[0031]進一步地，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中冷端熱管的特別的結(jié)構(gòu)，大大提高了傳冷效率和冰箱的能效。
[0032]進一步地，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制造方法中冷端傳熱基板與內(nèi)膽接觸抵靠，顯著增加了散冷面積。
[0033]進一步地，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱及其制作方法中內(nèi)膽內(nèi)沒有導(dǎo)流風扇，可避免了運動部件因磨損、碰撞等情況而出現(xiàn)故障的概率，提高了半導(dǎo)體制冷冰箱運行的可靠性和壽命。儲物間室內(nèi)部除了核心半導(dǎo)體制冷片外，無需為任何耗電的輔助設(shè)備提供驅(qū)動力，減小了整個系統(tǒng)的功率消耗。
[0034]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0036]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖；
[0037]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性局部結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱中冷端固定壓板的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性剖視圖；
[0040]圖5是圖4中A處的示意性局部放大圖；
[0041]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性局部結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性局部結(jié)構(gòu)圖；
[0043]圖8是具有本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的外殼的示意性局部結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖；
[0045]圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法的示意性流程圖。

【具體實施方式】
[0046]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖。如圖1所示，并參考圖2，本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱，其包括內(nèi)膽10和半導(dǎo)體模塊20以及將半導(dǎo)體模塊20的冷量傳至內(nèi)膽10的至少一根冷端熱管30。特別地，本發(fā)明實施例中的半導(dǎo)體制冷冰箱還包括至少一個冷端固定壓板40。每個冷端固定壓板40將每根冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段固定于內(nèi)膽10的外表面，以使每根冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段貼靠于內(nèi)膽10的外表面。每個冷端固定壓板40能夠牢固地將相應(yīng)冷端熱管30固定在內(nèi)膽10上，每根冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段與內(nèi)膽10直接貼靠，接觸熱阻小，以充分利用內(nèi)膽表面作為散冷面，且內(nèi)膽內(nèi)部自然對流制冷，不需要內(nèi)部風扇導(dǎo)流，從而使該半導(dǎo)體制冷冰箱節(jié)能環(huán)保、可靠性高，且結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、適應(yīng)性強，也可實現(xiàn)半導(dǎo)體制冷冰箱“零噪音”。
[0047]為了進一步提高換熱效率，每根冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段為扁管，即貼靠在內(nèi)膽10上的部分冷端熱管管段的橫截面為近似方形或矩圓形。每根冷端熱管30的與內(nèi)膽10直接貼靠的至少部分蒸發(fā)段的外表面上也可涂抹導(dǎo)熱硅膠，以提高傳熱效率。
[0048]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱中冷端固定壓板的示意性結(jié)構(gòu)圖。每個冷端固定壓板40具有隆起部41和兩個固定側(cè)翼42。隆起部41上形成有沿其長度方向延伸的固定槽，以容納相應(yīng)冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段。兩個固定側(cè)翼42分別從隆起部41的兩個長度邊緣向外側(cè)延伸出，用于與內(nèi)膽10固定連接且貼靠在內(nèi)膽10的外表面上，以將相應(yīng)冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段傳遞給冷端固定壓板40的冷量傳至內(nèi)膽10的外表面。每個固定側(cè)翼42上具有沿其長度方向間隔設(shè)置的多個螺釘孔，以使每個冷端固定壓板40的每個固定側(cè)翼42通過螺釘固定于內(nèi)膽。
[0049]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性剖視圖。如圖4所示，并參考圖5，內(nèi)膽10上貼靠有冷端熱管30至少部分蒸發(fā)段的膽壁的最外層為石墨膜層，也就是說其上貼靠有一根或多根冷端熱管30的至少部分蒸發(fā)段的內(nèi)膽的膽壁的最外層為石墨膜層，以將冷端熱管30傳出的冷量均勻發(fā)散至具有石墨膜層的膽壁的基板層11表面。在本發(fā)明一個具體的實施例中，在內(nèi)膽10的兩個相對側(cè)壁的外表面上貼靠冷端熱管30，則內(nèi)膽10的兩個相對的膽壁的最外層為石墨膜層。本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱充分利用石墨膜層12的橫向高導(dǎo)熱率(也可稱為均溫性)，將冷端熱管30傳出的冷量均勻發(fā)散至具有石墨膜層的膽壁的基板層11表面，以使具有石墨膜層的膽壁的基板層11均勻地散發(fā)冷量至內(nèi)膽10內(nèi)的儲物間室。在本發(fā)明的另外一些實施例中，內(nèi)膽10的所有膽壁的基板層的最外層均可為石墨膜層12。
[0050]本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常認為，金屬基板層就具有導(dǎo)熱特性，能夠?qū)⒗淞總鬟f至內(nèi)膽的儲物間室內(nèi)，且不需要均溫，然而本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，直接將每根冷端熱管的蒸發(fā)段的冷量傳至內(nèi)膽外表面時，內(nèi)膽上的靠近冷端熱管的蒸發(fā)段的區(qū)域的溫度要遠遠低于遠離冷端熱管的蒸發(fā)段的區(qū)域，使內(nèi)膽內(nèi)的儲物間室內(nèi)各個部分吸收的冷量不一致，降低了半導(dǎo)體制冷冰箱的傳冷效率。在基板層的至少部分外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜形成的石墨膜層可使儲物間室內(nèi)的各個地方受冷比較均勻。
[0051]考慮到冰箱內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)的特殊性，本發(fā)明實施例中將每根冷端熱管設(shè)計為“類似U型”的結(jié)構(gòu)。具體地，每根冷端熱管30的蒸發(fā)段包括位于該冷端熱管的冷凝段兩側(cè)的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段，每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別垂直于相應(yīng)冷端熱管30的至少部分冷凝段。在本發(fā)明實施例中，每根冷端熱管30的冷凝段為相應(yīng)冷端熱管的中間管段部分,主要用于吸收半導(dǎo)體模塊20產(chǎn)生的冷量，例如，每根冷端熱管30的冷凝段可至少包括相應(yīng)冷端熱管的嵌入到半導(dǎo)體模塊20中的冷端傳熱基板22中的部分管段。至少一個冷端固定壓板40的數(shù)量為至少兩個，以使每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別利用一個相應(yīng)冷端固定壓板40與內(nèi)膽10的外表面熱連接。如圖6所示，每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面。如圖7所示，至少一根冷端熱管30的數(shù)量為至少兩根，一部分冷端熱管中的每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的兩個相對側(cè)壁的外表面，其余部分冷端熱管中的每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段均沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的頂壁的外表面。冷端熱管30是沿著內(nèi)膽10兩側(cè)面和上表面排布，儲物間室內(nèi)頂部的空氣吸收冷量，溫度降低，密度增加，向下沉淀，從而加快儲物間室內(nèi)空氣的循環(huán)流動。
[0052]本發(fā)明的至少一根冷端熱管30的數(shù)量可根據(jù)實際的需要(制冷量等)合理設(shè)計，每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的位置也可根據(jù)實際需要重新設(shè)置。例如在制冷量為40W以內(nèi)時，通過兩根“類似U形”熱管將半導(dǎo)體模塊的冷量傳導(dǎo)至內(nèi)膽10的兩偵愐。在制冷量為40?100W時，通過四根“類似U形”熱管將半導(dǎo)體模塊的冷量傳導(dǎo)至內(nèi)膽10的兩側(cè)面，也可通過三根“類似U形”熱管將半導(dǎo)體模塊的冷量傳導(dǎo)至內(nèi)膽10的兩側(cè)面和通過一根“類似U形”熱管將半導(dǎo)體模塊的冷量傳導(dǎo)至內(nèi)膽10的上表面。一般來說，冷端冷量每增加25W，則需要增加一根冷端熱管30。
[0053]在本發(fā)明的一些替代性實施例中，每根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽的一個相應(yīng)側(cè)壁的外表面和頂壁的外表面。例如，至少一根冷端熱管30的數(shù)量可為2根，一根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段的至少部分管段沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的一個相應(yīng)側(cè)壁的外表面，第二蒸發(fā)段的至少部分管段沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的頂壁的外表面；另外一根冷端熱管30的第一蒸發(fā)段的至少部分管段沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的一個相應(yīng)側(cè)壁的外表面，第二蒸發(fā)段的至少部分管段沿水平縱向方向利用相應(yīng)冷端固定壓板40固定于內(nèi)膽10的頂壁的外表面。
[0054]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，半導(dǎo)體模塊20可包括半導(dǎo)體制冷片21、冷端傳熱基板22、熱端傳熱基板25和導(dǎo)冷塊23以及具有中央開口的冷熱端隔熱層24。半導(dǎo)體制冷片21的數(shù)量可為一塊或多塊。在本發(fā)明實施例中，半導(dǎo)體制冷片21的數(shù)量為一塊。冷端傳熱基板22被安裝成使其后表面與半導(dǎo)體制冷片21的冷端熱連接，冷端傳熱基板22上形成有至少一個容納槽，每個容納槽配置成容納一根相應(yīng)冷端熱管30的至少部分冷凝段。導(dǎo)冷塊23的后表面與半導(dǎo)體制冷片21的冷端接觸抵靠，導(dǎo)冷塊23的前表面與冷端傳熱基板22的后表面接觸抵靠，以將半導(dǎo)體制冷片21的冷量傳至冷端傳熱基板22。半導(dǎo)體制冷片21和導(dǎo)冷塊23設(shè)置在冷熱端隔熱層24的中央開口中，半導(dǎo)體制冷片21的熱端凸出于或平齊于冷熱端隔熱層24的后側(cè)面，導(dǎo)冷塊23的前表面凸出于或平齊于冷熱端隔熱層24的前側(cè)面，以防止冷端傳熱基板22與熱端傳熱基板25之間進行冷熱交換。熱端傳熱基板25的前表面與半導(dǎo)體制冷片21的熱端接觸抵靠，以將半導(dǎo)體制冷片21的熱量傳遞至空氣中，進行散熱。半導(dǎo)體制冷片21、冷端傳熱基板22、熱端傳熱基板25和導(dǎo)冷塊23相互之間的接觸面皆要涂抹導(dǎo)熱硅脂，以降低接觸面熱阻。
[0055]在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，冷端傳熱基板22的前表面與內(nèi)膽10的后壁的外表面接觸抵靠，且內(nèi)膽10的后壁的最外層為石墨膜層12，以使冷端傳熱基板22與石墨膜層12接觸，顯著增加了散冷面積。在本發(fā)明的一些其它的實施例中，冷端傳熱基板22的每個容納槽的開口處于冷端傳熱基板22的后表面，以使每根冷端熱管30的至少部分冷凝段的部分外壁與導(dǎo)冷塊23接觸抵靠，以使每根冷端熱管30的冷凝段與內(nèi)膽10后壁的外表面之間具有一定的間距，可防止每根冷端熱管30的冷凝段吸收內(nèi)膽10外表面上的冷量，降低制冷效果。
[0056]圖8是具有本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的外殼的示意性局部結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱還可包括將半導(dǎo)體模塊20的熱量傳至半導(dǎo)體制冷冰箱的外殼50的至少一根熱端熱管60和至少一個熱端固定壓板70。每個熱端固定壓板70將每根熱端熱管60的至少部分冷凝段固定于外殼50的內(nèi)表面，以使每根熱端熱管60的至少部分冷凝段貼靠于外殼50的內(nèi)表面。半導(dǎo)體制冷冰箱以外殼內(nèi)表面作為散熱面，省去傳統(tǒng)的冷熱端散熱翅片，簡化加工工藝，節(jié)約成本。每個熱端固定壓板70與用于固定冷端熱管30的冷端固定壓板40的結(jié)構(gòu)一致。在本發(fā)明的一些替代性實施例中，每根熱端熱管60的至少部分冷凝段焊接于外殼50的內(nèi)表面，且采用的為錫焊的焊接方式，即熱端熱管60可與經(jīng)過表面鍍鎳處理的外殼50進行錫焊連接，以降低接觸熱阻。
[0057]每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分別沿水平縱向方向固定于外殼50的兩個相對側(cè)壁的內(nèi)表面。或，至少一根熱端熱管60的數(shù)量為至少三根，以可被分為兩部分或者三部分。當被分隔為兩部分時，一部分熱端熱管中的每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分別沿水平縱向方向固定于外殼50的兩個相對側(cè)壁的內(nèi)表面，其余部分熱端熱管中的每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平縱向方向固定于外殼50的頂壁的內(nèi)表面。當被分隔為三部分時，一部分熱端熱管中的每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分別沿水平縱向方向固定于外殼50的兩個相對側(cè)壁的內(nèi)表面,另一部分熱端熱管中的每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平縱向方向固定于外殼50的頂壁的內(nèi)表面，其余部分熱端熱管中的每根熱端熱管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平縱向方向固定于外殼50的底壁的內(nèi)表面。
[0058]熱端傳熱基板25上也形成有至少一個容納槽，每個容納槽配置成容納一根相應(yīng)熱端熱管60的至少部分蒸發(fā)段。每個容納槽的開口處于熱端傳熱基板25的前表面，以使每根熱端熱管60的至少部分蒸發(fā)段的部分外壁與半導(dǎo)體制冷片的熱端接觸抵靠。熱端傳熱基板25的后表面與外殼50的后壁的內(nèi)表面接觸抵靠。外殼50的至少部分最內(nèi)層也可為外殼50的石墨膜層51，以提高散熱效率。每根熱端熱管60的至少部分冷凝段為扁管。
[0059]圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖。在本發(fā)明實施例中，半導(dǎo)體制冷冰箱的散熱方式也可采用熱端翅片組塊80進行散熱。熱端翅片組塊80包括類似U型散熱熱管和套裝在散熱熱管的冷凝段的多個散熱翅片，其利用環(huán)境空氣在密度差的作用，使空氣從半導(dǎo)體冰箱后壁下通風口進入散熱區(qū)，流經(jīng)散熱翅片表面，然后從后壁上通風口流出并帶走散熱翅片的熱量。
[0060]在本發(fā)明的一個實施例中，內(nèi)膽10的基板層、冷端傳熱基板22和熱端傳熱基板25以及外殼50的基板層皆采用鋁合金6061且利用鋁型材冷擠壓成型工藝一體成型，并對其進行表面鍍鎳處理，對其縫隙進行氬弧焊，利用鉆床在相應(yīng)位置鉆孔。此外，外殼50外表面可覆蓋ABS硬質(zhì)材料。導(dǎo)冷塊23的材質(zhì)可采用傳熱效率更高的銅材料。內(nèi)膽10的基板層、冷端傳熱基板22、導(dǎo)冷塊23和熱端傳熱基板25以及外殼50的基板層也可采用其它金屬材質(zhì)。
[0061]冷端熱管30和熱端熱管60主要采用的是銅材料，冷端熱管30內(nèi)的工質(zhì)可為乙醇或甲醇，熱端熱管60內(nèi)的工質(zhì)可為去離子水。為了保證半導(dǎo)體制冷片21的冷熱端的溫度和溫差，單根冷端熱管30和熱端熱管60在25W的功率測試條件下其溫差必須小于5°C。冷端熱管30和熱端熱管60經(jīng)過燒結(jié)、注液、抽真空、除氣和封口后工藝后先形成圓直熱管，然后利用沖床和壓模將圓直熱管沖壓成所需形狀，例如扁管狀，壓扁后還需對其表面進行精車加工，以保證平面度。在使用環(huán)境濕度較大，還需對冷端熱管30和熱端熱管60表面進行化學(xué)鍍鎳，并進行鹽霧檢驗，以避免冷端熱管被腐蝕。
[0062]半導(dǎo)體模塊20的冷熱端隔熱層24采用聚氨酯發(fā)泡材料，通過模具一體發(fā)泡成型，然后對其相應(yīng)位置鉆孔，并將半導(dǎo)體制冷片21和導(dǎo)冷塊23過盈配合地放置于中央開口內(nèi)。
[0063]圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法的示意性流程圖。本發(fā)明實施例還提供了一種制造上述任一種半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法，其包括:
[0064]步驟A:將半導(dǎo)體制冷冰箱的每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段放置于半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)膽的外表面的預(yù)定位置處。
[0065]步驟B:將每個冷端固定壓板罩扣在相應(yīng)冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段上。
[0066]步驟C:將每個冷端固定壓板固定于內(nèi)膽。具體地，可通過多個螺釘將每個冷端固定壓板的每個固定側(cè)翼固定于內(nèi)膽，以將每個冷端固定壓板固定于內(nèi)膽。
[0067]在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟A之前還包括步驟Al:在內(nèi)膽上貼靠有冷端熱管至少部分蒸發(fā)段的膽壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，以形成石墨膜層；和/或在內(nèi)膽的后壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜。此外，也可在內(nèi)膽的其它膽壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，也就是說，步驟Al也可理解為:在內(nèi)膽的預(yù)先確定的膽壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，以形成石墨膜層，內(nèi)膽的預(yù)先確定的膽壁至少包括其上貼靠有一根或多根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段的膽壁和/或后壁。
[0068]例如，在本發(fā)明一個具體的實施例中，在內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面上貼靠冷端熱管。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，可只在內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，以將半導(dǎo)體模塊的冷量均勻地散布至內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁，從而使內(nèi)膽內(nèi)部受冷均勻；也可只在內(nèi)膽的后壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜，以將半導(dǎo)體模塊的冷端傳熱基板上的冷量直接傳遞至內(nèi)膽后壁；也可在內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁和后壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜；也可在內(nèi)膽的全部基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨膜。上述四種情況，可根據(jù)半導(dǎo)體制冷冰箱的工作需求進行選擇。
[0069]在本發(fā)明的另一實施例中，在步驟A之前也可包括步驟A2:通過壓鉚工藝將每根冷端熱管的至少部分冷凝段嵌入半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體模塊的冷端傳熱基板的相應(yīng)容納槽內(nèi)。在步驟A中:由于冷端熱管與冷端傳熱基板固定連接，可通過將冷端傳熱基板固定于內(nèi)膽的后壁，以將半導(dǎo)體制冷冰箱的每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段放置于半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)膽的外表面的預(yù)定位置處。具體地，將多個螺釘分別穿過冷端傳熱基板上的相應(yīng)通孔后旋入內(nèi)膽后壁上的螺釘孔內(nèi)，以將冷端傳熱基板固定于內(nèi)膽的后壁。在完成每根熱管的至少部分蒸發(fā)段的安裝之后，拆卸掉螺釘。在本發(fā)明的一些替代性實施例中，可采用定位銷和夾具配合使用的方式將冷端傳熱基板固定于內(nèi)膽的后壁。
[0070]在步驟C之后還包括步驟D:將半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體制冷片、導(dǎo)冷塊安裝于冷熱端隔熱層后形成的第一預(yù)裝組件的前表面抵靠于冷端傳熱基板的后表面；將半導(dǎo)體模塊的熱端傳熱基板的前表面抵靠于半導(dǎo)體制冷片的熱端；將多個螺釘分別依次穿過熱端傳熱基板上的相應(yīng)通孔、冷熱端隔熱層上的相應(yīng)通孔和冷端傳熱基板上的相應(yīng)通孔后旋入內(nèi)膽后壁上的螺釘孔內(nèi)，以將半導(dǎo)體模塊固定于內(nèi)膽的后壁。
[0071]在步驟D中還包括:通過壓鉚工藝將每根熱端熱管的至少部分蒸發(fā)段嵌入半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體模塊的熱端傳熱基板的相應(yīng)容納槽內(nèi)；將半導(dǎo)體制冷冰箱的每根熱端熱管的至少部分冷凝段固定于半導(dǎo)體制冷冰箱的外殼的除去后壁的內(nèi)表面后的其余內(nèi)表面上，以形成第二預(yù)裝組件。將半導(dǎo)體模塊的熱端傳熱基板的前表面抵靠于半導(dǎo)體制冷片的熱端，也就是將第二預(yù)裝組件安裝在內(nèi)膽上。
[0072]在步驟D之后還包括步驟E:將半導(dǎo)體冰箱的外殼的后壁與外殼的其余部分通過螺釘固定在一起，在外殼和內(nèi)膽之間填充聚氨酯發(fā)泡層，以隔絕儲物間室內(nèi)的冷量泄露。
[0073]在步驟E之后還包括步驟F:在半導(dǎo)體制冷冰箱的前門和外殼的接觸處安裝磁性密封條，將前門通過鉸鏈與外殼鉸接在一起。
[0074]需要注意的是，上述步驟已經(jīng)能夠使半導(dǎo)體冰箱進行工作，但是為了美觀或者其它要求，還需要安裝一些裝飾性部件、保護性的部件等。
[0075]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體制冷冰箱，包括內(nèi)膽和半導(dǎo)體模塊以及將所述半導(dǎo)體模塊的冷量傳至所述內(nèi)膽的至少一根冷端熱管，其特征在于，還包括: 至少一個冷端固定壓板，每個所述冷端固定壓板將每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段固定于所述內(nèi)膽的外表面，以使每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段貼靠于所述內(nèi)膽的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于，每個所述冷端固定壓板具有: 隆起部，形成有沿其長度方向延伸的固定槽，以容納相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段；和 分別從所述隆起部的兩個長度邊緣向外側(cè)延伸出的、與所述內(nèi)膽固定連接且貼靠在所述內(nèi)膽的外表面上的兩個固定側(cè)翼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 每個所述冷端固定壓板的每個固定側(cè)翼通過螺釘固定于所述內(nèi)膽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 所述內(nèi)膽上貼靠有所述冷端熱管至少部分蒸發(fā)段的膽壁的最外層為石墨膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 每根所述冷端熱管的蒸發(fā)段包括位于該冷端熱管的冷凝段兩側(cè)的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段； 所述至少一個冷端固定壓板的數(shù)量為至少兩個，以使每根所述冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別利用一個相應(yīng)冷端固定壓板與所述內(nèi)膽的外表面熱連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 每根所述冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 所述至少一根冷端熱管的數(shù)量為至少兩根，一部分所述冷端熱管中的每根冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段分別沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的兩個相對側(cè)壁的外表面，其余部分所述冷端熱管中的每根冷端熱管的第一蒸發(fā)段和第二蒸發(fā)段的至少部分管段均沿水平縱向方向利用相應(yīng)所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽的頂壁的外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于，所述半導(dǎo)體模塊包括: 半導(dǎo)體制冷片；和 冷端傳熱基板，其被安裝成使其后表面與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端熱連接，所述冷端傳熱基板上形成有至少一個容納槽，每個所述容納槽配置成容納一根相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分冷凝段。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 所述冷端傳熱基板的前表面與所述內(nèi)膽的后壁的外表面接觸抵靠，所述內(nèi)膽的后壁的最外層為石墨膜層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于，所述半導(dǎo)體模塊進一步包括: 導(dǎo)冷塊，其后表面與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端接觸抵靠，其前表面與所述冷端傳熱基板的后表面接觸抵靠；和 具有中央開口的冷熱端隔熱層，所述半導(dǎo)體制冷片和所述導(dǎo)冷塊設(shè)置在所述中央開口中，所述半導(dǎo)體制冷片的熱端凸出于或平齊于所述冷熱端隔熱層的后側(cè)面，所述導(dǎo)冷塊的前表面凸出于或平齊于所述冷熱端隔熱層的前側(cè)面；以及 熱端傳熱基板，其前表面與所述半導(dǎo)體制冷片的熱端接觸抵靠。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 每個所述容納槽的開口處于所述冷端傳熱基板的后表面，以使每根所述冷端熱管的至少部分冷凝段的部分外壁與所述導(dǎo)冷塊接觸抵靠。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于， 每根所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段為扁管。
13.—種權(quán)利要求1至12中任一項所述半導(dǎo)體制冷冰箱的制造方法，其特征在于，包括: 步驟A:將所述半導(dǎo)體制冷冰箱的每根冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段放置于所述半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)膽的外表面的預(yù)定位置處； 步驟B:將每個所述冷端固定壓板罩扣在相應(yīng)所述冷端熱管的至少部分蒸發(fā)段上； 步驟C:將每個所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于， 通過多個螺釘將每個所述冷端固定壓板的每個固定側(cè)翼固定于所述內(nèi)膽，以將每個所述冷端固定壓板固定于所述內(nèi)膽。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟A之前還包括步驟Al: 在所述內(nèi)膽上貼靠有所述冷端熱管至少部分蒸發(fā)段的膽壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨I吳，以形成石墨I吳層；和/或 在所述內(nèi)膽的后壁的基板層的外表面上噴涂石墨涂料或者粘貼石墨月吳。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟A之前還包括步驟A2: 通過壓鉚工藝將每根所述冷端熱管的至少部分冷凝段嵌入所述半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體模塊的冷端傳熱基板的相應(yīng)容納槽內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟C之后還包括步驟D: 將所述半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體制冷片、導(dǎo)冷塊安裝于冷熱端隔熱層后形成的第一預(yù)裝組件的前表面抵靠于所述冷端傳熱基板的后表面； 將所述半導(dǎo)體模塊的熱端傳熱基板的前表面抵靠于所述半導(dǎo)體制冷片的熱端； 將多個螺釘分別依次穿過所述熱端傳熱基板上的相應(yīng)通孔、所述冷熱端隔熱層上的相應(yīng)通孔和所述冷端傳熱基板上的相應(yīng)通孔后旋入所述內(nèi)膽后壁上的螺釘孔內(nèi)，以將所述半導(dǎo)體模塊固定于所述內(nèi)膽的后壁。
【文檔編號】F25D19/00GK104329854SQ201410438019
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】陶海波, 王定遠, 李鵬, 王晶, 李春陽 申請人:青島海爾股份有限公司